JP4806534B2 - クロージング加工方法及びクロージング加工機 - Google Patents

Description

本発明は、クロージング加工方法及びクロージング加工機の改良に関するものである。

金属パイプ材の開口端部を閉塞するクロージング加工方法はスピニング加工方法の一つである（特許文献１参照）。

このクロージング加工方法は金属パイプ材からなるワークを回転させ、ワークを加熱しながらワークに金型を押し当て、徐々に金型に近づけて塑性変形させる。

このクロージング加工に用いられるクロージング加工機は、ワークの外周面を把持する外径チャックと、外径チャックをワークと共に回転駆動するチャックスピンドルとを備え、回転するワークに対してオフセット量を持って回転する金型をワークに押し当ててワークをクロージング加工するようになっている。

従来のクロージング加工機は、ワークの回転軸と金型の回転軸が垂直方向についてオフセット量を持っている。
特開２００２−１５３９３０号公報

しかしながら、従来のクロージング加工機は、クロージング加工のオフセット量を変更するのに、重量の大きいチャックスピンドル等を昇降するオフセット量調整機構を設ける必要があるため、その構造が複雑になるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、オフセット量の変更が容易に行えるクロージング加工方法及びクロージング加工機を提供することを目的とする。

本発明は、回転するワークに対してオフセット量を持って回転する金型をワークに押し当ててワークをクロージングするクロージング加工方法において、ワークを回転駆動するチャックスピンドルにワークを保持する工程と、チャックスピンドルをその回転軸と直交する水平方向に移動する工程と、スライドストッパがチャックスピンドルの移動を停止する工程と、回転するワークに対して回転する金型をワークに押し当ててワークをクロージングする工程とを有し、クロージング加工時にチャックスピンドルの回転軸と金型の回転軸が水平方向にオフセット量を持ち、ワークを回転駆動する左右のチャックスピンドルを用い、左右のチャックスピンドルを交互に作動させるようにしたことを特徴とするものとした。

本発明は、回転するワークに対してオフセット量を持って回転する金型をワークに押し当ててワークをクロージングするクロージング加工機において、ワークを回転駆動するチャックスピンドルと、このチャックスピンドルをその回転軸と直交する水平方向に移動させるチャックスピンドル移動装置と、チャックスピンドルの移動を規制するスライドストッパとを備え、クロージング加工時にチャックスピンドルの回転軸と金型の回転軸が水平方向にオフセット量を持ち、ワークを回転駆動する左右のチャックスピンドルを備え、左右のチャックスピンドルを交互に作動させるようにしたことを特徴とするものとした。

本発明は、スライドストッパがチャックスピンドルの移動を規制してチャックスピンドルを所定のクロージング加工位置に停止させるため、スライドストッパの大きさ等を変更することによりクロージング加工時のオフセット量を容易に変更することができる。

これにより、クロージング加工時のオフセット量を変更するのに、重量の大きいチャックスピンドルを昇降するオフセット量調整機構を設ける必要がなく、クロージング加工機の構造を簡素化することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図３にクロージング加工機１の全体構成を示す。図１〜図３において、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平横方向に延び、Ｙ軸が略水平前後方向に延び、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、クロージング加工機１の全体構成について説明する。

クロージング加工機１の中央部にはワーク９を回転駆動する２台のチャックスピンドル２０と金型４を駆動する１台の金型駆動装置４０が設けられる。各チャックスピンドル２０は、後述するチャックスピンドル移動装置３０を介して架台３に対してＸ軸方向について往復動し、クロージング加工機１の中央部へと交互に移動し、ワーク９を金型４に対峙させる。

クロージング加工機１は、高周波加熱装置２によって金属パイプ材からなるワーク９を加熱し、回転するワーク９に金型４を押し当ててワーク９を塑性変形させることによって、ワーク９の開口端部を閉塞するクロージング加工を行う。

クロージング加工機１の中央部には、ワーク９をクロージング加工するチャックスピンドル２０の前方に位置してワーク９の端部を支持するスラストストッパ移動装置６０と、芯金５をワーク９の内側に移動する芯金移動装置５０とが設けられる。

クロージング加工機１の左右の後部にはそれぞれ一対のコンベア１８とワーク投入装置１０が設けられる。ワーク９は各コンベア１８によってＹ軸方向前方に搬送された後、Ｙ軸方向に移動可能な各ワーク投入装置１０によってＹ軸方向前方に搬送され、左右のチャックスピンドル２０に投入し把持される。

一方のチャックスピンドル２０がクロージング加工機１の中央部に位置してクロージング加工を行っている間、他方のチャックスピンドル２０がクロージング加工機１の左右端部のいずれかに位置して各ワーク投入装置１０に搬送されるワーク９を受け取る。

クロージング加工機１の前部には、クロージング加工後のワーク９を搬出する搬出装置１７が設けられる。搬出装置１７はワーク９を把持するハンド１３を架台３に対してＸ軸方向について往復動し、左右のチャックスピンドル２０から押し出されるワーク９をクロージング加工機１の右前部に配置されたコンベア１９へと搬送する。

クロージング加工を終えて１０００℃以上に高温となるワーク９は、コンベア１９によって冷却装置７０（図３参照）へと搬送され、冷却装置７０にて冷却される。冷却装置７０はクロージング加工機１の前方右側に設けられている。

図４の（ａ）〜（ｇ）にクロージング加工機１がワーク９にクロージング加工する一連の工程を示す。以下、このクロージング加工方法の各工程を順に説明する。

図４の（ａ）に示すように、ワーク投入装置１０の内径チャック８をワーク９内に挿入し、その内径チャック８がワーク９の内周面を把持する。

図４の（ｂ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に前進させてワーク９をチャックスピンドル２０の外径チャック７に挿入し、外径チャック７がワーク９の外周面を把持する。

図４の（ｃ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に後退させて内径チャック８をワーク９から抜き取る。続いてチャックスピンドル移動装置３０がチャックスピンドル２０をＸ軸方向に移動してワーク９を金型４に対峙する加工位置に停止させる。

図４の（ｄ）に示すように、スラストストッパ移動装置６０がスラストストッパ６をワーク９の基端部９ｂを支持するスラスト加工基準位置に移動する。

図４の（ｅ）に示すように、芯金移動装置５０が芯金５をワーク９の内側に投入する。

図４の（ｆ）に示すように、チャックスピンドル２０がワーク９と芯金５を回転駆動する。一方、金型駆動装置４０が加熱された金型４をワーク９に押し当てる。これにより、金型４と芯金５の間でワーク９の先端部９ａが次第に絞られ、最終的にワーク９の先端部９ａを閉塞した底部９ｃを形成する。

図４の（ｇ）に示すように、金型駆動装置４０が金型４をＹ軸方向後方に移動し、ワーク９から離す。一方、スラストストッパ移動装置６０がスラストストッパ６をＹ軸方向前方に移動してスラスト加工基準位置から離すとともに、芯金移動装置５０が芯金５をワーク９の内側から抜き取る。

続けて別のワーク９をクロージング加工する場合、図４の（ａ）に示すように、チャックスピンドル移動装置３０がチャックスピンドル２０をＸ軸方向に移動してワーク９を内径チャック８に対峙させる。そして、図４の（ｂ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に前進させ、クロージング加工前のワーク９の基端部９ｂをクロージング加工済みのワーク９の底部９ｃに当接させてクロージング加工済みのワーク９を外径チャック７から押し出す。

一方、ワーク９のクロージング加工を終了する場合、図４の（ｈ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に前進させ、内径チャック８をクロージング加工済みのワーク９の底部９ｃに当接させてクロージング加工済みのワーク９を外径チャック７から押し出す。

以上、クロージング加工機１の全体構成を説明した。

次に図５〜図７に示すチャックスピンドル移動装置３０の構成を説明する。

チャックスピンドル移動装置３０は、各チャックスピンドル２０を架台３に対して左右方向に往復動させ、各内径チャック８と金型４に対して各チャックスピンドル２０を交互に対峙させるものである。

チャックスピンドル移動装置３０は、左右のチャックスピンドル２０を左右のチャックスピンドル２０を搭載するスライド台３２と、このスライド台３２をチャックスピンドル２０の回転軸と直交する水平方向（Ｘ軸方向）について移動可能に支持する２本のガイドレール３１と、スライド台３２をこのガイドレール３１に沿って移動させる油圧シリンダ３３と、スライド台３２の移動を規制する左右のスライドストッパ３４と、各スライド台３２が各スライドストッパ３４に当接して停止する際の衝撃を緩和する左右のダンパ３５と、スライド台３２が左右の所定位置にあることを検出する左右のセンサ３６とを備える。

チャックスピンドル２０はモータ２１０の回転がプーリ２１１、ベルト２１２、プーリ２１３を介して外径チャック７に伝達される。

左右のスライドストッパ３４は油圧シリンダ３３と略同一軸上に配置される。

油圧シリンダ３３は図示しないコントローラの出力に応じて各チャックスピンドル２０を左右方向に移動し、指令された位置に停止させる。

本実施の形態では、チャックスピンドル２０の回転軸Ｏ２０と金型４の回転軸Ｏ４は同一高さに配置される。すなわち、チャックスピンドル２０の回転軸Ｏ２０と金型４の回転軸Ｏ４は垂直方向のオフセット量が零である。なお、これに限らず、チャックスピンドル２０の回転軸Ｏ２０と金型４の回転軸Ｏ４は垂直方向のオフセット量が持つ配置とすることも可能である。

本発明のクロージング加工方法は、各チャックスピンドル２０にワーク９を保持する工程と、チャックスピンドル移動装置３０が各チャックスピンドル２０をワーク９が金型４に対峙するクロージング加工位置へと移動する工程と、各スライドストッパ３４によって各チャックスピンドル２０の移動を停止する工程とを有し、チャックスピンドル２０の回転軸Ｏ２０と金型４の回転軸Ｏ４が水平方向についてオフセット量Ｓを持つようにする。

次に、上記したクロージング加工方法の各工程を順に説明する。

図６、図７に実線で示すように、油圧シリンダ３３が収縮作動し、スライド台３２を右のスライドストッパ３４に当接させる。これにより、左のチャックスピンドル２０が金型４に対してオフセット量Ｓを持つクロージング加工位置に停止する。そして、右のチャックスピンドル２０が内径チャック８と同軸上にある投入位置に停止する。

続いて、左のチャックスピンドル２０が回転するワーク９の中心軸と所定のオフセット量Ｓを持つ軸を中心に金型４を回転しながらワーク９に押し当ててクロージング加工する。このとき、内径チャック８が右のチャックスピンドル２０に加工前のワーク９を投入し、これに伴って加工済みのワーク９が右のチャックスピンドル２０から押し出される。

続いて、油圧シリンダ３３が伸張作動し、図７に２点鎖線で示すように、スライド台３２を左のスライドストッパ３４に当接させる。これにより、右のチャックスピンドル２０が金型４に対してオフセット量Ｓを持つクロージング加工位置に停止する。そして、左のチャックスピンドル２０が左の内径チャック８と同軸上にある投入位置に停止する。

続いて、右のチャックスピンドル２０が回転するワーク９の中心軸と所定のオフセット量Ｓを持つ軸を中心に金型４を回転しながらワーク９に押し当ててクロージング加工する。このとき、内径チャック８が左のチャックスピンドル２０に加工前のワーク９を投入し、これに伴って加工済みのワーク９が左のチャックスピンドル２０から押し出される。

こうしてクロージング加工機１は、左右の各ワーク投入装置１０と左右のチャックスピンドル２０を交互に作動させてワーク９の搬送とクロージング加工を並行して行うことにより、１本のワーク９に要するタクト時間を例えば１０秒以下に短縮することが可能となり、生産性の向上がはかられる。

本発明は、各スライドストッパ３４が各チャックスピンドル２０の移動を規制してチャックスピンドル２０を所定のクロージング加工位置に停止させるため、予め用意された大きさが異なるスライドストッパ３４に付け替えることにより、チャックスピンドル２０のオフセット量Ｓを容易に変更することができる。

また、スライドストッパ３４の突出量を変えられるオフセット量調整機構を設け、オフセット量Ｓを自動的に変更するようにしても良い。

これにより、従来装置のように重量の大きいチャックスピンドルを昇降するオフセット量調整機構を設ける必要がなく、クロージング加工機１の構造を簡素化することができる。

各スライド台３２が各スライドストッパ３４に当接して停止する際に左右のダンパ３５が収縮作動して各チャックスピンドル２０の衝撃を緩和することにより、チャックスピンドル２０の移動速度を高めてタクト時間を短縮することが可能となり、生産性の向上がはかられる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明のクロージング加工方法及びクロージング加工機は、ワークの開口端部を閉塞するクロージング加工に限らず、回転するワークに対して金型をワークに押し当ててワークを絞り加工するスピニング加工に利用できる。

本発明の実施の形態を示すクロージング加工機の側面図。 同じくクロージング加工機の平面図。 同じくクロージング加工機の正面図。 同じくクロージング加工する工程を示す図。 同じくチャックスピンドル移動装置の側面図。 同じくチャックスピンドル移動装置の平面図。 同じくチャックスピンドル移動装置の正面図。

符号の説明

１ クロージング加工機
２ 加熱装置
４ 金型
５ 芯金
７ 外径チャック
８ 内径チャック
９ ワーク
１０ ワーク投入装置
２０ チャックスピンドル
３０ チャックスピンドル移動装置
３２ スライド台
３３ 油圧シリンダ
３４ スライドストッパ
４０ 金型駆動装置
５０ 芯金移動装置

Claims (3)

1. 回転するワークに対してオフセット量を持って回転する金型をワークに押し当ててワークをクロージングするクロージング加工方法において、
   前記ワークを回転駆動するチャックスピンドルに前記ワークを保持する工程と、
   前記チャックスピンドルをその回転軸と直交する水平方向に移動する工程と、
   前記スライドストッパが前記チャックスピンドルの移動を停止する工程と、
   回転する前記ワークに対して回転する前記金型を前記ワークに押し当てて前記ワークをクロージングする工程とを有し、
   クロージング加工時に前記チャックスピンドルの回転軸と金型の回転軸が水平方向にオフセット量を持ち、前記ワークを回転駆動する左右の前記チャックスピンドルを用い、左右のチャックスピンドルを交互に作動させるようにしたことを特徴とするクロージング加工方法。
2. 回転するワークに対してオフセット量を持って回転する金型をワークに押し当ててワークをクロージングするクロージング加工機において、
   前記ワークを回転駆動するチャックスピンドルと、
   このチャックスピンドルをその回転軸と直交する水平方向に移動させるチャックスピンドル移動装置と、
   前記チャックスピンドルの移動を規制するスライドストッパとを備え、
   クロージング加工時に前記チャックスピンドルの回転軸と前記金型の回転軸が水平方向にオフセット量を持ち、前記ワークを回転駆動する左右の前記チャックスピンドルを備え、左右のチャックスピンドルを交互に作動させるようにしたことを特徴とするクロージング加工機。
3. 前記チャックスピンドルが前記スライドストッパに当接して停止する際の衝撃を緩和するダンパを備えたことを特徴とする請求項２に記載のクロージング加工機。

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